JP2011089026A - 再生プラスチック部品及びこの再生プラスチック部品を用いた空気調和装置、並びに再生プラスチック部品の製造方法。 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】再生プラスチック部品は、所定の材質の再生プラスチック素材とこの再生プラスチック素材と同材質のバージン素材とが混合された再生プラスチックを用いて形成されているものである。
【選択図】図7
Description
廃棄された空気調和装置、冷蔵庫及びテレビ等(以後、廃棄物という)からの鉄、銅、アルミ、及びプラスチック等の回収作業は、リサイクルセンターで行われている。具体的には、廃棄物を解体・分解して容易に取り外せる部品においては、手作業にて取り外され、鉄、銅、アルミ、及びプラスチック等に選別される。解体・分解により容易に取り外せない部品においては、粉砕機によって粉砕される。そして、この粉砕物から鉄、銅、アルミ、及びプラスチック等を選別し、回収している。
しかしながら、回収されたプラスチックは、プラスチックに付着した異物の影響により、回収されたプラスチックの洗浄や組成調整等を行って再度プラスチック素材を生成しても、物性にバラツキが生じてしまう(以後、回収されたプラスチックから再生産されたプラスチック素材を再生プラスチック素材という)。このため、再生プラスチック素材を用いて再度部品を成形するのが難しいという課題があった。
しかしながら、回収されたポリオレフィン系熱可塑性樹脂組成物に混入する異物は、ポリスチレン系熱可塑性樹脂組成物に限らず、汚れ等種々のものが存在する。特に、混合プラスチック(種々の材質のプラスチックが混在するもの)から回収されたポリオレフィン系熱可塑性樹脂組成物は、手作業により回収されたものと比べて混入する異物の量が多くなってしまう。
このため、現実には、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂組成物の再生プラスチック素材からも、強度の必要な箇所に用いられる再生プラスチック部品を形成できていないという問題点があった。
なお、上記及び以下の記載では、リサイクル工程において回収されたプラスチック部品から生成されたプラスチックを「再生プラスチック素材」、この再生プラスチック素材とバージン素材を混合したものを「再生プラスチック」と称している。
図1は、本発明の実施の形態1に係る空気調和装置の室内機を示す外観斜視図である。また、図2は、この室内機を示す分解斜視図である。以下、これら図1、図2を用いて、室内機1の構成について説明する。
また、室内機1の内部には、ボックス2とパネル3との間に(より詳しくは、ボックス2とパネル3との間に形成される空間内の下側に)、ファン10、ファン10を回転させるファンモーター14、ファンモーター14をボックス2へ固定するためのモーター保持具15(モーターベット15a、モーターカバー15b)、熱交換器9に付着した結露水を回収するノズル12、ノズル12にたまった結露水を屋外に放出するためのドレンホース11、室内機1が吹き出す空気の方向を左右方向に調節するための左右風向ベーン13、左右風向ベーン13を駆動するベーンモーター25等が設けられている。ノズル12は、その下面が吹出口1aの上面部分を構成しており、その下面に左右風向ベーン13が取り付けられている。そして、ノズル12の上面が、熱交換器9の下方に熱交換器9と空間を介して位置し、その上面にて熱交換器9で生成される結露水を回収してドレンホース11へと導いている。
また、室内機1の内部には、空気の流れにおける熱交換器9の上流側に、吸込口1bから吸い込んだ室内空気中に含まれる埃の侵入を防止するエアフィルター8が設けられている。
また、室外機100の筐体内部には、機械室の上部に、マイコン等を搭載した室外制御基板121、室外制御基板121を固定する基板ホルダー122、リアクタ118、及び室外電気品ボックス123が設けられている。また、室外機100の筐体内部には、通風室に、室外温度(外気温度)を検出するサーミスタ119が設けられている。図示してはいないが、機械室には、圧縮機105の表面温度を検出する圧縮機温度検知サーミスタや、圧縮機105の吐出側で圧縮機105近傍に接続する組立パイプ110の吐出配管表面温度(圧縮機105から吐き出された吐出冷媒ガス温度に相当する温度)を検出する吐出温度検知サーミスタも設置されている。これらサーミスタの検出値は、当該空気調和装置の運転制御や各種構成要素、部品を保護するために使用される。
以下では、まず、廃棄された空気調和装置等の電化製品(廃棄物)からプラスチック部品を回収して再生プラスチック素材を生成し、この再生プラスチック素材を用いて形成(成形)された再生プラスチック部品を空気調和装置等の電化製品に組み込むまでの流れを説明する。そして、回収されたプラスチック部品から生成される再生プラスチック素材の物性を向上させる方法について説明する。その後、再生プラスチック部品が、室内機1及び室外機100のどの部品に用いられているかを説明する。
本実施の形態1では特に言及していないが、室外機100のファン116においても、ファン116の本体部分を容易に分離できる構成にするとよい。
そこで、本実施の形態では、以下に示す方法によって、再生プラスチック素材の物性をバージン素材に近づけている。つまり、後述する再生プラスチックを得ている(ステップS42)。そして、この再生プラスチックを用いて再生プラスチック部品を形成し、従来では再生プラスチック部品を用いることができなかった箇所に再生プラスチック部品を用いて、空気調和装置等の家電品を組み立てる(ステップS43)。なお、再生プラスチックの生成方法については後述する。
これら混合プラスチックは、混合プラスチックのままでは再利用(再生プラスチック部品の生成)ができないので、ステップS22〜ステップS32に示す方法において、各材質ごとに選別される。ステップS22〜ステップS32では、空気調和装置等の家電製品の主要なプラスチック材料であるポリプロピレン樹脂(PP)、ポリスチレン樹脂(PS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂(ABS)の選別方法について説明する。
なお、混合プラスチックから再生プラスチック素材を生成しない場合、製鉄所の高炉還元剤として混合プラスチックを利用してもよい(ステップS24)。
なお、ここでバージン素材とは、石油等から作られた素原料よりプラスチックとして合成された後で一度も成形品としては加工されたことのない未使用プラスチック素材のことである。
また、再生プラスチック素材のみから生産される部品だけでなく、再生プラスチック素材とバージン素材とを混合して生産される部品も、再生プラスチック部品と称する。すなわち再生プラスチック部品とは、再生プラスチック素材を含んで生産されるプラスチック部品を指している。
なお、図7及び図8の横軸は、重量%を示している。また、100%は全て再生プラスチック素材のときの強度、0%は全てバージン素材のときの強度を示している。
また、PP、PS、ABSともに同様の特性を示したので、PP、PS、ABSの特性を示すよう、図7の引っ張り強度及び図8の曲げ強度は変化率として示している。
なお、図示しないが、その他の物性においても、再生プラスチックに占める再生プラスチック素材の割合が少なくなるほど、その物性はバージン素材に近くなる。
このため、再生プラスチック素材とバージン素材とを混合して再生プラスチックを生成し、この再生プラスチックを用いて再生プラスチック部品を形成することで、従来では使用できなかった箇所に再生プラスチック部品を使用することができるようになる。
再生プラスチック素材の割合が60重量%以下の再生プラスチックを用いた再生プラスチック部品は多くのサンプル数(N数)のいずれにおいても、ネジ部の強度試験をクリアし、バージン素材で形成したプラスチック部品と遜色ない強度を示した。
また、ネジのボス部の破壊トルク試験においても、再生プラスチック素材の割合が60重量%以下の再生プラスチックを用いた再生プラスチック部品は、多くのサンプル数(N数)のいずれにおいても、バージン素材で形成したものと同様に所定の規格値をすべてクリアできた。
再生プラスチック素材の割合が60重量%を越えると、部品によっては上記のボス部の強度評価試験をクリアできないものが散見されるようになり、その発生頻度は割合(混合率)が100重量%に近づくほど高くなる傾向にある。
なお、以下に示す再生プラスチック部品の使用箇所は、あくまでも一例である。以下に示す以外の部品を再生プラスチック部品で形成しても、もちろんよい。
また、ノズル12は、バージン素材で形成されたボックス2に取り付けられる。したがって、部品間でのこすれ音(軋み音)の発生を抑制するため、本実施の形態1に係るノズル12は、再生プラスチック素材の割合が60重量%以下の再生プラスチックを用いている。具体的には、本実施の形態1に係るノズル12は、再生プラスチック素材の割合が50重量%の再生プラスチックを用いている。
また、モーター保持具15は、ファンモーター14をボックス2に保持するための部品であり、強度が求められる部品である。また、モーター保持具15は、バージン素材で形成されたボックス2に取り付けられる。したがって、強度確保や部品間でのこすれ音(軋み音)の発生を抑制する目的により、本実施の形態1に係るモーター保持具15は、再生プラスチック素材の割合が60重量%以下の再生プラスチックを用いている。具体的には、本実施の形態1に係るモーター保持具15は、再生プラスチック素材の割合が50重量%の再生プラスチックを用いている。
リサイクル工程で回収されるプラスチック部品は、材質が同じものであっても、その色調は様々である。このため、再生プラスチック部品は、バージン素材から形成されたプラスチック部品と比べて、色調のバラツキが大きい。しかしながら、室外機100は屋外に設置されるため、室外機100の外郭部品は意匠的な影響を受けない(色調のバラツキがある程度あっても差し支えない)。このため、室外機100では、外郭部品であるサービスパネル108、ファンカバー101、及びコンデンサーネット112にも、再生プラスチック部品を用いている。
ボックス2は、熱交換器9、ファンモーター14、電気品等が取り付けられる部品であり、据え付け板6を介して壁面に固定される部品である。このため、ボックス2は強度を求められる。このため、本実施の形態1では、ボックス2をバージン素材で形成している。なお、再生プラスチック素材の割合が60重量%以下の再生プラスチックを用いることにより、バージン素材と遜色のないボックス2を得ることはできる。しかしながら、本実施の形態1では、安全をみて、ボックス2をバージン素材で形成している。
上述のように、再生プラスチック部品の色調は、バージン素材から形成したプラスチック部品の色調と比較して、バラツキが大きい。このため、室内機1の正面意匠部を構成するグリル5は、バージン素材で形成されたプラスチック部品を使用している。
上述のように、物性の異なるプラスチック部品同士が互いに接すると、それぞれの熱収縮量や熱膨張量が異なることにより、部品間でこすれ音(軋み音)が発生する場合がある。このこすれ音(軋み音)の発生を抑制するため、実施の形態1では、再生プラスチックに混合する再生プラスチック素材の量を60重量%以下とした。
以下の構成を併用することにより、部品間で発生するこすれ音(軋み音)の発生をより防ぐことが可能となる。
なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
パネル3のボックス2と対向する端面部には、係合凸部2bと整合する位置に係合凸部3aが形成されている。パネル3のボックス2と対向する端面部には、その上面側端部に、横方向に延びるリブ3bが形成されている。また、パネル3のボックス2と対向する端面部には、ボス部2dの雌ねじ2eが形成される位置と整合する位置に貫通孔3cが形成されている。
なお、凸部はパネル3及びボックス2の両者に設ける必要はなく、パネル3又はボックス2の一方に凸部が設けられていてもよい。
また、パネル3とボックス2との下部取り付け構造はネジ止め固定となっているので、部品間で発生するこすれ音(軋み音)の発生の心配はない。ネジ止め部分では、パネル3及びボックス2の熱膨張及び熱収縮が一体的になり、こすれが生じることがないためである。
図13は、本発明の実施の形態2に係るパネル及びグリルの取り付け状態を示す縦断面模式図である。
グリル5の上部は、パネル3の上部に回動自在に取り付けられている。グリル5を回動することにより、パネル3の前面部を開閉できるようになっている。
図13に示すように、グリル5のパネル3と対向する面には、凸部5aが形成されている。これにより、グリル5がパネル3の前面部を閉止した際、グリル5とパネル3とは、凸部5aで接触することとなる。このため、両者の接触面積を低減することにより、部品間で発生するこすれ音(軋み音)の発生を防止することが可能となる。
再生プラスチック部品の接触部に以下の構成を採用しても、部品間でのこすれ音(軋み音)の発生をより防止することが可能となる。
なお、本実施の形態3において、特に記述しない項目については実施の形態1又は実施の形態2と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
室内機1のファンモーター14を保持するモーター保持具15は、ボックス2に取り付けられるモーターベット15aとモーターカバー15bから構成されている。図15に示すモーターベット15aの貫通孔にモーターカバー15bの凸部を挿入することにより、モーターカバー15bの凸部外周に形成された段部がモーターベット15aの貫通孔に係合される(以後、この係合部を係合部15cという)。これにより、モーターベット15aとモーターカバー15bとが接続され、ファンモーター14を保持する。
こすれ音(軋み音)の発生が懸念される箇所に潤滑層を形成することにより、部品間の摩擦抵抗が低減し、部品間でのこすれ音(軋み音)の発生をより防止することが可能となる。
再生プラスチック部品の接触部に以下の構成を採用しても、部品間でのこすれ音(軋み音)の発生をより防止することが可能となる。
なお、本実施の形態4において、特に記述しない項目については実施の形態1〜実施の形態3と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
例えば図12で示したように、室内機1のノズル12は、パネル3とボックス2に挟持されて固定される。このとき、ノズル12とパネル3とは、図16のように接触している。具体的には、ノズル12に形成されたリブ12aとパネル3に形成された凹溝3dとが接触している。
発明者らは、再生プラスチックを用いての再生プラスチック部品の形成に射出成形を採用するため、再生プラスチックの流動性について検討した。その検討結果を以下に示す。
なお、本実施の形態5において、特に記述しない項目については実施の形態1〜実施の形態4と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
MFR(Melt Flow Rate)とは、プラスチックの流動性を示す指標であり、図17では、220℃に加熱し、98Nの圧力で押出したときに容器開口部から10分間あたりに押出された樹脂量(g)である。図17に示すように、再生プラスチックに占める再生プラスチック素材の割合(混合率)が小さくなるほど、流動性は向上している。しかしながら、再生プラスチック素材の割合に対するこの流動性の差は小さく、特に実施の形態1で強度的に遜色のないことが確認できている再生プラスチック素材の割合が60重量%のものと、0重量%(全てバージン素材)との差はわずかなものであることがわかる。
なお、再生プラスチック素材の割合が60重量%より大きい場合であっても、さらに100重量%再生プラスチック素材を用いた場合であっても、部品によってはバージン素材で使用している金型をそのまま使用して再生プラスチック部品の成形ができることもわかった。
そこで、以下のような対策を講じることにより、再生プラスチックを用いて射出成形を行った際のシルバーの発生頻度を抑制するとよい。
そこで、本実施の形態5に係る金型200は、金型本体201に開口部を設け、この開口部に入れ子202を挿入している。これにより、金型本体201の開口部と入れ子202との間に、ガス抜き通路203を形成している。
シルバーは、再生プラスチック部品の肉厚変化部や、再生プラスチック210の合流部に発生することが多い。このため、再生プラスチック部品の肉厚変化部や、再生プラスチック210の合流部に、ガス抜き通路203を形成している。
ガス拭き通路203は、その幅が0.02〜0.03mm程度の狭い幅の通路である。そのため生成されたガスはここを通過して金型外部へと流出するが、溶融状態のプラスチックは流路抵抗が大きいため、ここから流出してしまうことはない。よって、このようなシルバー発生頻度抑制対策を施した金型を、バージン素材に使用しても差し支えない。バージン素材ではガスの発生がないような箇所にガス抜き通路203が存在していても成形上の影響はない。そして、バージン素材であっても、肉厚変化部や合流部でガスが発生することもあり、その場合には同様にガス抜き通路203からガスを放出でき、シルバーの発生を抑制できる。このため、ガス抜き通路203を設けた金型を、バージン素材と再生プラスチックとで共通に使用(共用化)すれば、バージン素材であっても再生プラスチックであっても、成形部品のシルバーの発生が抑制できることになり、生産効率の向上だけでなく、成形部品の品質向上も図れる効果がある。
シルバーの発生頻度が増加する理由の1つとして、ペレット内に残留するガスがある。そこで、本実施の形態5では、プラスチックの溶融過程において、押出機302内のガスを真空ポンプ302aで吸引している。この吸引工程は、従来なかったものである(ステップS102,202参照)。押出機302内のガスを真空ポンプ302aで吸引することにより、ペレット内に残留するガスを低減することができ、シルバーの発生を抑制することができる。
また、当然なことではあるが、再生プラスチック素材を生成するために回収するプラスチック部品は、空気調和装置の部品に限るものではなく上記のような種々の装置の部品であってよく、このように種々の装置の部品を回収し再生プラスチック素材を生成することで、プラスチックの再利用率を向上させることができる。
Claims (12)
- 所定の材質の再生プラスチック素材と、該再生プラスチック素材と同材質のバージン素材と、が混合された再生プラスチックを用いて形成されていることを特徴とする再生プラスチック部品。
- 前記再生プラスチックに占める前記再生プラスチック素材の割合は、60重量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の再生プラスチック部品。
- 前記再生プラスチックに混合される前記再生プラスチック素材は、
混合プラスチックから所定の材質が選別され、再生されたものであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の再生プラスチック部品。 - 前記再生プラスチックの材質は、ポリプロピレン、ポリスチレン、又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンであることを特徴とする請求項1〜請求項3に記載の再生プラスチック部品。
- 請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の再生プラスチック部品が用いられていることを特徴とする空気調和装置。
- 前記再生プラスチック部品及び該再生プラスチック部品と直接的又は間接的に接触する部品の少なくとも一方は、凸部を備え、
該凸部を介して、前記再生プラスチック部品と前記部品とが、直接的又は間接的に接触していることを特徴とする請求項5に記載の空気調和装置。 - 前記再生プラスチック部品及び該再生プラスチック部品が接触する部品の少なくとも一方は、
前記再生プラスチック部品と前記部品との接触部に潤滑層が形成されていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の空気調和装置。 - 前記再生プラスチック部品と該再生プラスチック部品が接触する部品との接触部に、緩衝材が設けられていることを特徴とする請求項5〜請求項7のいずれか一項に記載の空気調和装置。
- 射出成形により形成される再生プラスチック部品の製造方法であって、
所定の材質の再生プラスチック素材と、該再生プラスチック素材と同材質のバージン素材と、が混合された再生プラスチックを用い、
バージン素材によってプラスチック部品を形成する際に使用される金型で、前記再生プラスチック部品を形成することを特徴とする再生プラスチック部品の製造方法。 - 前記金型には、
前記再生プラスチックの合流部及び前記プラスチック部品の肉厚変化部を形成する箇所の少なくとも1つに、ガス抜き通路が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の再生プラスチック部品の製造方法。 - 前記再生プラスチックに混合される前記再生プラスチック素材は、
混合プラスチックから所定の材質が選別され、再生されたものであることを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の再生プラスチック部品の製造方法。 - 前記再生プラスチックの材質は、ポリプロピレン、ポリスチレン、又はアクリロニトリル−ブタジエン−スチレンであることを特徴とする請求項9〜請求項11に記載の再生プラスチック部品の製造方法。
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